Solaire photovoltaïque, solaire thermique basse et haute température, hydroélectricité, géothermie, biogaz et biocarburants, éolien… Le développement soutenu des énergies renouvelables entraîne inévitablement des bouleversements dans la gestion des réseaux d’énergie. Comment anticiper un afflux imprévisible d’énergie délocalisée ? La clé se trouve dans l’intelligence des réseaux du futur, les fameux smart grids dans lesquels ENGIE Ineo est fortement investi à travers sa nouvelle solution « Arkens » qui contribue à la protection des réseaux électriques.
Décryptage avec Eric Cahuet
A quelles mutations les gestionnaires d’énergie en France sont-ils aujourd’hui confrontés ?
On considère qu’en 2030, près de 50 % de parts de production seront liées à des énergies renouvelables ! Il s’agit d’une très bonne nouvelle pour envisager une croissance durable, décarbonée et respectueuse de l’environnement pour laquelle le Groupe ENGIE est engagé, mais l’apport massif d’énergies intermittentes sur les réseaux électriques perturbe leur topologie et pose certaines difficultés techniques qu’il faut d’ores et déjà appréhender.
En premier lieu, le fait que la production d’énergies renouvelables soit décentralisée bouleverse le fonctionnement des réseaux existants, prévus pour acheminer l’énergie en sens unique : les flux d’énergie sont multidirectionnels ce qui complique la gestion en cas d’incident électrique.
Par ailleurs, les systèmes de protection des réseaux de distribution, basés principalement sur des protections à maximum d’intensité, doivent intégrer des directions, des niveaux et des formes de courant de court-circuit différents de ceux créés par des machines synchrones classiques.
Ensuite, les sources d’énergie renouvelable sont intermittentes, leur production dépend de la source (solaire ou éolienne) et ne peut être contrôlée (sans moyen de stockage additionnel) : Ces sources ne participent pas actuellement au réglage primaire de fréquence ; c’est-à-dire qu’en cas d’incident sur une unité de production, elles ne participent pas au mécanisme automatique de report de charges sur les unités de production en service.
Ces spécificités propres aux ENR impliquent d’apporter dès aujourd’hui des réponses efficaces et adaptées de la part des gestionnaires de réseaux pour permettre au système électrique de prendre en charge et de gérer ces nouvelles formes de production, décentralisées et discontinues. Un vrai défi !
Comment adapter la gestion des réseaux à ces évolutions structurelles ?
C’est toute la question de la flexibilité des réseaux, qui implique l’utilisation et l’analyse des flux de données. Autrefois, les réseaux de communication bas débit ne permettaient de « remonter » que des éléments parcellaires des événements qui survenaient sur les réseaux électriques. Désormais, les postes électriques disposent d’interconnexions haut débit, devenant ainsi des nœuds de communication, permettant de connecter réseaux informatiques et électriques : en s’appuyant sur les technologies de l’information et de la communication, les Smart Grids permettent ainsi de mieux intégrer la production décentralisée pour garantir la qualité et la stabilité du système.
La solution « Arkens » se positionne au cœur des réseaux du futur grâce aux apports de la technologie numérique, qui permet de tirer parti de l’intelligence distribuée. Nous avons imaginé et conçu une gamme de calculateurs numériques aux architectures digitales avancées disposant d’algorithmes innovants, performants, sécuritaires et interopérables. Ils analysent en temps réel les données des réseaux électriques, pilotent les appareils électroniques pour protéger les installations tout en remontant des données aux systèmes d’information de nos clients. Résultat : l’équilibre et la disponibilité en énergie sont toujours assurés pour les consommateurs.
Quelle expertise ENGIE Ineo apporte aux gestionnaires de réseaux ?
A travers notre solution Arkens, nous contribuons à la protection des réseaux. Nous travaillons également au monitoring en temps réel des réseaux digitalisés : l’un des grands enjeux de demain pour les gestionnaires du réseau électrique en France.
Nos expertises internes en algorithmie, modélisation de réseaux électriques, conception software et hardware, cybersécurité, réseaux de communication, nous permettent d’imaginer des solutions sur-mesure, évolutives et durables, et de programmer des algorithmes propres aux besoins de chaque client.
Par exemple : pour les réseaux insulaires, nous avons conçu un algorithme qui sert à sécuriser les délestages et circonscrire davantage les risques de perte du réseau. En effet, certains incidents peuvent conduire à la perte partielle ou totale du réseau ! C’est pourquoi chez ENGIE Ineo nous co-construisons avec chaque client l’algorithme qui répond au mieux aux besoins de l’utilisateur final.
L’intelligence des réseaux du futur est enclenchée, les flux d’énergie peuvent dorénavant être gérés et les réseaux électriques optimisés et sécurisés.
A propos d'ENGIE Ineo Créateur de solutions pour les villes et territoires connectés (solutions électriques, systèmes de communication et d'information), ENGIE Ineo c'est près de 15 000 collaborateurs qui interviennent au service d'un monde en mutation. Son chiffre d'affaires s'élève en 2017 à 2,4 milliards d'euros.
C’est tout un enjeu de proposer un algorithme d’aservissement pour toute les unitées de production, suffisament simple pour etre decentralisé mais suffisament robustres pour prendre en compte les contraintes de courant max des lignes d’interconnections (le moyen de communication abordabe mais safe != gsm ).
Je sousestime peutetre les effets de resonnance de l’asservissement decentralisé mais je continu de croire que si l’operateur reseau (celui qui connait les courants max en chaque point) envoit aux unités de production une forchette de frequence et de tension, je parirai que c’est jouable avec une generatrice synchrone en base referentielle de taille tres modeste (5% de P reseau).
On voit que la communication entre les nodes et les capteurs de courant internode est un vrai probleme car la com doit etre securisée (et donc complexe sujette à l’informatique et ses bugs) ou alors un protocole fermé mais amenant necessairement un monopole dans la gestion du reseau, en contradiction avec la decentralisation.
Comment faire passer l’info Imax physiquement sur la ligne vers les nodes? Generation volontaire d’harmoniques sur la ligne pour avertir la surintensité?